北京市延庆区2021届高三上学期统测（9月）考试 物理（含答案）
展开2020-2021学年第一学期高三年级统测试卷
物理 2020.09
考生须知 | 1．考生要认真填写考场号和座位序号。 2．本试卷共8页，分为两个部分。第一部分为选择题，包括14个小题（共42分）；第二部分为非选择题，包括两道大题，6个小题（共58分）。 3．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答，作图时必须使用2B铅笔。 4．考试结束后，考生应将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。 |
第一部分 选择题（共42分）
一．单项选择题（本题共14小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，请将符合题意的选项选出。每小题3分，共42分）
1．我国建造核电站的技术已经处于世界领先的地位，其中秦山核电站是我国第一座自主研究建造的核电站，秦山核电站的能量来自于（ ）
A．人工放射性同位素衰变放出的能量
B．天然放射性同位素衰变放出的能量
C．轻核聚变放出的能量
D．重核裂变放出的能量
2．如图1是氢原子能级图，大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光，其中甲光是n=3向n=2能级跃迁时发出的光，已知乙光的频率低于甲光的频率，则乙光可能是（ ）
A．从n=2向n=1能级跃迁时发出的光
B．从n=3向n=1能级跃迁时发出的光
C．从n=4向n=1能级跃迁时发出的光
D．从n=4向n=3能级跃迁时发出的光
3．关于速度、速度的变化和加速度的关系，下列说法正确的是（ ）
A．物体的速度变化越大，加速度越大
B．物体的速度变化越快，加速度越大
C．物体的位置变化越大，加速度越大
D．物体的位置变化越快，加速度越大
4．关于曲线运动下列说法正确的是（ ）
A．做曲线运动的物体受力方向可能指向曲线的切线方向
B．做曲线运动的物体受力方向一定与曲线的切线方向垂直
C．做曲线运动的物体的加速度可能为零
D．做曲线运动的物体在某点的瞬时速度方向一定沿着曲线在该点的切线方向
5．现有三辆汽车，分别是红旗轿车、奇瑞轿车和吉利轿车。三辆轿车在测试车道上以相同的速度同时经过某一路标，在以后的运动中红旗轿车保持匀速直线运动，奇瑞轿车先加速后减速，而吉利轿车先减速后加速。它们通过下一路标时速度又相同，则下列正确的是（ ）
A．红旗轿车先到达下一个路标 B．奇瑞轿车先到达下一个路标
C．吉利轿车先到达下一个路标 D．三辆车同时到达下一个路标
6．将一个小钢球以20m/s的速度竖直上抛，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则关于小钢球经过距离抛出点15m处的时间或速度下列说法可能正确的是（ ）
A．时间可能是3s B．时间可能是2s
C．速度可能是15m/s D．速度可能是5m/s
7．如图2所示是张三和李四同时同地沿同一方向做直线运动的v-t图像，由图可知（ ）
A．张三在2s末改变运动方向
B．在3s末张三在李四前面
C．在5s内张三和李四相遇两次（不包括0时刻）
D．在6s末张三回到出发点
8．如图3所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向左的拉力F作用向左滑行，长木板处于静止状态。已知木块与长木板之间的动摩擦因数是μ1，长木板与地面之间的动摩擦因数是μ2，下列说法正确的是（ ）
A．地面给长木板的摩擦力是μ2 (m+M)g
B．地面给长木板的摩擦力是μ2mg
C．地面给长木板的摩擦力是μ1mg
D．当F>μ2(m+M)g时长木板可能移动
9．如图4所示倾角为θ=30º的光滑斜面固定在水平面上，重为G的物体在水平力F的作用下沿斜面向上匀速运动，斜面对物体的支持力大小为N，下列关系正确的是（ ）
A．F<G B．F>G
C．N=G D．N<G
10．图5所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。她稳定站立时，体重计的示数为A0，关于实验现象，下列说法正确的是（ ）
A．“起立”过程，体重计的示数一直大于A0
B．“下蹲”过程，体重计的示数一直小于A0
C．“起立”、“下蹲”过程，都能出现体重计的示数大于A0的现象
D．“起立”的过程，先出现失重现象后出现超重现象
11．如图6所示，一个轻质弹簧挂在天花板上，处于自由长度状态，现将一个小球挂在弹簧的下端并从静止释放，直到小球运动到最低点（弹簧始终处于弹性限度内）在此过程中关于小球的加速度a与下降位移x的变化关系，下列正确的是（ ）
12．将一物体以v0=10m/s的初速度水平抛出后经4s落地，若g=10m/s2，不计空气阻力。则物体的水平射程与抛出点的高度的比值是（ ）
A．0.25 B．4 C．0.5 D．2
13．如图7，木块a、b用一根轻弹簧连接起来，将弹簧压缩后用一根轻质细绳连接，放在光滑平面上并使a紧靠墙壁，现将细绳烧断，则在以后的运动中，下列说法正确的是（ ）
A．在a尚未离开墙壁之前a、b和弹簧组成的系统动量守恒
B．在a尚未离开墙壁之前a、b和弹簧组成的系统机械能不守恒
C．在a离开墙壁之后a、b和弹簧组成的系统动量守恒机械能不守恒
D．在a离开墙壁之后a、b和弹簧组成的系统动量、机械能都守恒
14．质量为M的原子核处于静止状态，突然放出一个质量为m速度为v的粒子时（以v的方向为正方向）剩余部分的速度是（ ）
A． B． C． D．
第二部分 非选择题（共58分）
二．实验题（本题共2小题，共18分）
15．“验证力的平行四边形定则”实验如图8甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细线的结点，OB和OC为细绳，图8乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）图乙中的______表示力F1和力F2合力的理论值；_______表示力F1和力F2合力的实际测量值。（填“F“”或“F'”）
（2）本实验采用的科学方法是_______________
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法 D．建立物理模型法
（3）同学们在操作过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的说法是____________
A．两根细绳必须等长
B．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
16．用如图9所示的装置可以完成“验证牛顿第二定律”的实验。用总质量为m的托盘和砝码所形成的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。
（1）打点计时器使用的电源是
A．直流电源 B．交流电源
（2）实验中，需要平衡小车运动时的摩擦阻力，正确的做法是_________
A．小车放在木板上，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时沿木板做匀速直线运动。
B．小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器．把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动。
C．小车放在木板上，挂上砝码盘，砝码盘内不放砝码．把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在砝码盘的作用下沿木板做匀速直线运动。
D．小车放在木板上，挂上砝码盘，砝码盘内放入本次实验所需的砝码．把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在砝码盘和砝码的作用下沿木板做匀速直线运动。
（3）实验中，为了保证悬挂重物的重力mg近似等于使小车做匀加速直线运动的拉力F，悬挂重物的总质量m与小车的质量M之间应满足的条件是__________。
（4）图10是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。相邻的计数点之间的距离分别为：xAB=4.22cm、xBC=4.65cm、xCD=5.08cm、xDE=5.49cm、xEF=5.91cm、xFG=6.34cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=________m/s2（结果保留两位有效数字）。
（5）图11是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时，利用各自实验数据作出的a－F图像。小芳与小刚的图像有较大差异，既不过原点又发生了弯曲，下列原因分析正确的是 （填字母代号）。
A．图像不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过大
B．图像不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过小
C．图像发生弯曲，可能是砂和小桶的质量过大
D．图像发生弯曲，可能是小车的质量过大
（6）正确平衡摩擦力后，小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变，通过在小车上增加砝码改变小车质量，进行实验并得到实验数据。处理数据时，他以小车和砝码的总质量M为横坐标，为纵坐标，作出－M关系图像，示意图如图12所示，发现图线在纵轴上有截距（设为b）。该同学进行思考后预测：若将砂和小桶总重力换成另一定值（m+Δm）g，重复上述实验过程，再作出－M图像。两次图像的斜率不同，但截距相同均为b。若牛顿定律成立，请通过推导说明该同学的预测是正确的。
三．计算论证题（共4小题，共40分）
解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
17．（10分）如图13所示的跳伞运动是很多人喜爱的一种运动。在竖直方向上，运动员跳伞后，最初一段时间降落伞并不张开，人做加速运动。随后降落伞张开，运动员做减速运动。速度降至某一定值运动员便以这一速度做匀速运动，直至落地。
某次跳伞运动中质量为m的运动员，从静止开始下落的运动过程中伞并不张开，除了受到重力之外还受到水平方向的恒力F的作用，重力加速度为g。在这个过程中，求：
（1）经过时间t，运动员沿水平方向运动的距离x；
（2）经过时间t，运动员的速度v的大小；
（3）以运动员开始下落点为坐标原点，水平方向为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立平面直角坐标系，请写出运动员运动的轨迹方程。
18．（10分）第24届冬奥会将于2022年2月4日在中国北京和张家口联合举行。如图14为一简化后的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由AB和BC组成，BC为R=10m的圆弧面，二者相切于B点，与水平面相切于C点，CD为竖直跳台。AB间的竖直高度差为h1=30m，AB为斜坡s=50m。运动员连同滑雪装备总质量为m=80kg，从A点由静止滑下，假设通过C点时雪道对运动员的支持力为F=8000N。水平飞出一段时间后落到着陆坡上的E点。CE间水平方向的距离x=150m。运动员与斜面间的动摩擦因数μ=0.55，不计空气阻力及斜面的形变，运动员下滑过程中可视为质点，取g=10m/s2。求：
（1）运动员沿斜面AB下滑时的加速度a的大小；
（2）CE间竖直高度差h2；
（3）运动员从C点滑到E点的过程中重力的冲量I。
19．（10分）2020年8月12日，北京城区突降冰雹。冰雹的直径一般在5mm-10cm之间，冰雹的降落速度仅为20m/s左右，这与冰雹下落过程中受到空气阻力有关。假设冰雹间无相互作用且冰雹质量不变，重力加速度为g。
（1）质量为m的冰雹由静止开始下落，经时间t时的速度为v0，求这一过程中冰雹受到空气阻力的冲量I的大小。
（2）研究表明，在无风的天气条件下，空气对下落冰雹的阻力可由公式 来计算，其中为空气对冰雹的阻力系数（可视为常量），为空气的密度，为冰雹的有效横截面积（即垂直于速度方向的横截面积）。假设冰雹下落时可视为球形，且在到达地面前均已达到收尾速度。每个冰雹的质量均为m，半径为R，冰雹下落空间范围内的空气密度为，空气对冰雹的阻力系数为，重力加速度为g。
求：冰雹在无风的天气条件下沿竖直方向下落时收尾速度vm的大小；并定性画出冰雹无初速下落的v–t图线。
（3）大量而密集的冰雹接连不断地打在地面上，就会对地面产生持续的压力。设在无风的天气条件下冰雹以速度v匀速竖直下落的空间单位体积内的冰雹个数为n（数量足够多），每个冰雹的质量均为m，冰雹落在地面上不反弹，冰雹撞击地面时其所受重力可忽略不计，求：水平地面单位面积上受到的由于冰雹对其撞击所产生的压力F的大小。
20．（10分）碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象。
（1）如图15所示，在水平光滑的桌面上有两个大小相同的小球A、B，质量分别是m1、m2，A球以速度与静止的B球相碰。碰撞后A、B的速度分别是、。碰撞过程中A对B的作用力是F2，B对A的作用力是F1。
请根据牛顿运动定律和加速度的定义，推导小球A和小球B在碰撞过程中满足：m1= m1+m2；
（2）如图16所示，质量分别为m1、m2的球1和球2构成一系统，不考虑系统的外力作用。球1以速度v1（方向沿x轴正向）与静止的球2碰撞，若速度v1不在两球球心的连线上，碰撞之后两球的速度v1´、v2´都会偏离v1的方向，偏角分别为θ、，且v1、m1、m2、θ、均已知。
请写出计算v1´、v2´的大小时主要依据的关系式；
（3）如图17所示，两球质量分别为m1和m2，半径相同。图甲的情况叫做正碰（对心碰撞），图乙的情况叫做斜碰（非对心碰撞），在图乙中质量为m1的小球A以速度v1与原来静止且质量为m2的小球B发生弹性碰撞。若m1=m2，请证明：A、B发生非对心碰撞后的运动方向必相互垂直。
统测试卷考试答案
物 理 2020.9
一、 选择题
题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
答案 | D | D | B | D | B | A | B | C | A | C | A | C | D | C |
二、实验题
15．（1）F （1分）；F’ （1分）
（2）B （2分）
（3）CD （2分）
16．（1）B （2分）
（2）B （2分）
（3）m << M （2分）
（4）0.41~0.43 m/s2 （2分）
（5） BC （2分）
（6）设小车受到的拉力为F，若牛顿定律成立，以小车为研究对象有F=Ma；以砂和小桶为研究对象有mg-Ma=ma。联立两式得：mg=(M+m)a即：由表达式可得，图像的斜率与砂和小桶的总质量有关，截距b是定值，其值为。 （2分）
三．计算论证题
17. （10分）
（1） …………（1分）
…………（1分）
…………（1分）
（2） …………（1分）
…………（1分）
…………（1分）
…………（1分）
（3） …………（1分）
…………（1分）
…………（1分）
18. （10分）
（1）θ=37° ……………（1分）
……………（1分）
a=1.6 m/s2 ……………（1分）
（2） …………（1分）
…………（1分）
…………（1分）
…………（1分）
（3）I=mgt …………（1分）
I=4000N•s …………（1分）
重力的冲量方向竖直向下 …………（1分）
19．（10分）
（1）mgt-I=mv0 ……………………（1分）
I=mgt- mv0 ……………………（1分）
（2）当f=mg时冰雹达收尾速度 …………………（1分）
f= …………………（1分）
…………………（1分）
v–t图像略 …………………（1分）
（3）设∆t时间内落到水平地面s面积上的冰雹个数为N，N=nsv∆t
设竖直向下为正方形，对冰雹由动量定理有：-FN∆t=0- Nmv ………（1分）
由牛顿第三定律：冰雹对地面的撞击所产生的压力F压=FN …………（1分）
地面单位面积上受到的压力F= ………………（1分）
可得F=mnv2………………（1分）
20．（10分）
（1）根据牛顿第二定律，碰撞过程中两球的加速度分别是
, …………（1分）
根据牛顿第三定律， F1＝-F2 …………（1分）
由加速度的定义式有：, …………（1分）
由上述各式可得：m1= m1+m2
（2）水平方向：m1 …………（1分）
竖直方向：0 …………（1分）
（3）水平方向：m1 …………（1分）
竖直方向：0 …………（1分）
由机械能守恒有： …………（1分）
由上述各式可得： …………（1分）
所以：，即：A、B发生非对心碰撞后的运动方向必相互垂直。 ………（1分）
